我院廖任远教授课题组在光腔量子气体研究领域取得重要进展

  近日，我院我院廖任远教授课题组在光腔量子气体研究领域取得重要进展。课题组深入研究了由不同原子失谐构成的双组份BEC在光学腔中的超辐射相变行为。课题组结合微扰理论和数值模拟，揭示了该体系的相变机制、相分离现象及元激发谱特征。研究成果以“Phase transition, phase separation, and mode softening of a two-component Bose-Einstein condensate in an optical cavity”为题发表于国际物理学重要刊物《Physical Review A》。

在光腔中操控超冷原子已成为研究集体多体量子现象的重要平台，其典型表现之一是超辐射相变。以往研究多聚焦于单组份玻色-爱因斯坦凝聚，而在实际应用中，不同原子能级或不同物种组成的多组份体系更具潜力，尤其是当各组分具有不同的原子-泵浦失谐时，会引发新颖的物理行为。

为此，廖任远教授课题组深入研究了由不同原子失谐构成的双组份BEC在光学腔中的超辐射相变行为。研究团队结合微扰理论和数值模拟，揭示了该体系的相变机制、相分离现象及元激发谱特征。研究发现，体系的相变由红失谐组分主导，其相图与单组分蓝失谐体系截然不同，即使在较高晶格深度下仍能维持超辐射相，不会发生重入正常相的行为。同时，由于红失谐与蓝失谐分别诱导的吸引和排斥势，两组份在实空间中表现出自发相分离，在正常相中呈现交替条纹图案，在超辐射相中则形成具有不同对称中心的布拉格光栅。通过对激发谱的分析，研究进一步发现，在相变临界点会出现转子型模式软化，标志着体系从超流体相转变为晶格超固态相。该工作不仅深化了对原子失谐与集体量子多体现象的相互作用的理解，也为基于光腔的量子模拟和光学开关技术提供了理论依据。

      福建师范大学为独立完成单位。我院硕士生林佳颖和博士生覃威为共同第一作者，廖任远教授为通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金等项目的资助。